El 29 de abril de 1.875 el rey Alfonso XII inaugura el "Museo Anatómico", aunque popularmente se le conocerá como Museo Antropológico. Su fundación se debió a la iniciativa personal del médico segoviano Pedro González Velasco, que invirtió todos sus ahorros en la construcción del edificio, cuyo arquitecto fue el Marqués de Cubas. En aquel momento las colecciones estaban formadas por objetos pertenecientes a los tres "reinos" de la naturaleza –mineral, vegetal y animal-, muestras de antropología física y teratología, así como antigüedades y objetos etnográficos, por lo que podía considerarse como un típico "gabinete de curiosidades". A su muerte el Estado compra el edificio y todas sus colecciones.
En 1.890 el Museo de Ciencias Naturales toma la decisión de utilizar el antiguo museo del Dr. Velasco como una ampliación del suyo, y en 1.895 traslada su Sección de Antropología, Etnología y Prehistoria, que formó con parte de las colecciones del Dr. Velasco, con parte de las colecciones traídas por diferentes expediciones y viajes científicos llevados a cabo en los últimos años del siglo XIX, y con las propias colecciones que de este tipo tenía el Museo de Ciencias Naturales.
En 1.910, por medio de un Real Decreto, esta sección del Museo de Ciencias Naturales, se convierte en el Museo Nacional de Antropología, Etnografía y Prehistoria, dependiendo ya del Estado. En estos años fue un centro relevante de la antropología del país, y contaba ya con una importante biblioteca y con algunos laboratorios, en los que se impartían las clases prácticas de la cátedra de Antropología de la Universidad.
En 1.940, por una Orden Ministerial, va a tener lugar la constitución del Museo Nacional de Etnología. Esta creación no significaba un nuevo edificio ni unas nuevas colecciones, sino simplemente una concepción diferente en la ordenación de éstas. Se va a dar mayor importancia a la exposición de las colecciones etnográficas, relegándose a un segundo plano las de antropología física, dependiendo desde ese momento del recién creado Consejo Superior de Investigaciones Científicas. En 1.962 pasará a formar parte de la Dirección General de Bellas Artes, declarándose entonces Monumento Histórico-Artístico el edificio y las colecciones.
El Real Decreto 684/1993 de 7 de mayo creó el Museo Nacional de Antropología –con lo cual recuperaba su antiguo nombre-, al fusionar el Museo Nacional de Etnología y el Museo del Pueblo Español. Esta unión fue más administrativa que real, puesto que ambas instituciones siguieron funcionando de manera independiente.
La separación definitiva se produjo en 2004, con dos Reales Decretos consecutivos (119/2004 y 120/2004 de 23 de enero). El primero reorganizaba el Museo Nacional de Antropología, y el segundo daba lugar al nacimiento del Museo del Traje CIPE, al que se asignaron las colecciones del antiguo Museo del Pueblo Español.
En 2004 el Museo Nacional de Antropología inició la renovación de la exposición permanente, primero en la sala de África, y en 2005 en la de América y en la de Antropología Física. La renovación actual responde a un nuevo discurso expositivo, más acorde con los criterios científicos actuales, tanto museológicos como antropológicos. De este modo, el anterior discurso cronológico y geográfico ha sido sustituido por uno temático, que agrupa los fondos en áreas tales como indumentaria y adorno, música y actividades lúdicas, creencias, vivienda y ajuar doméstico, precedidas de una introducción y de unos breves apuntes geográficos e históricos. La última fase de la renovación acabó en octubre de 2008, cuando se inauguró la nueva sala de Asia (Filipinas y Religiones Orientales), situada en la planta baja del edificio.
